Allgemeine Mikrobiologie

10.4AbbauvonLignin 293
Streptomyceten,zumLigninabbauistbegrenztundbetriffteherdieletzten
Stufen. Lösliche Ligninfragmente dürften dagegen von vielen Bakterien
verwertet werden (Kap. 10.6.4). Lignin findet sich besonders
im Holz (18–30 %). Es ist aus aromatischen Phenylpropaneinheiten
(C 6 -C 3 -Körper) aufgebaut, die aus einem phenolischen Aromaten (C 6 )
mit mindestens einer freien phenolischen OH-Gruppe und einem C 3 -
AlkoholrestmitDoppelbindungbestehen.
BeidiesenBausteinenhandeltessichumdieMonolignolep-Cumaryl-,
Coniferyl-undSinapinalkohol,dieinverschiedenenPflanzeninunterschiedlichenMengenverhältnissenvorkommen(Abb.10.7).UmStruktur
undProblemebeimAbbauvonLigninzuverstehen,machtmansicham
bestenmitderungewöhnlichenSynthesevonLignindurchdiePflanzen
bekannt(Plus10.5).
PilzebauenLigninab,umdieCelluloseundHemicellulosen,dieihreeigentlichenWachstumssubstratedarstellen,verwertenzukönnen.Lignin
alleinkannnichtalseinzigeC-undEnergiequelledienen.DanebenerschließtderLigninabbauauchinProteinengebundenenStickstoff.Pilze
bildenimGegensatzzuBakterienHyphenaus,mitdenensiekomplexe
Strukturen netzartig durchdringen können. Das Wachstumssubstrat
kann dabei erst einmal weit entfernt von den Hyphenspitzen liegen.
Plus10.5 Radikalische
PolymerisationbeiderLigninsynthese
Bei der Synthese des Lignins in Pflanzen
werden die Phenylpropaneinheiten mithilfe
von Sauerstoff radikalisch zu einem dreidimensionalen
Riesenmolekül mit undefinierter
Struktur polymerisiert. Durch EntzugeinesH-Atomsreagiertdasentstehende
Substratradikal entsprechend seinen mesomeren
Grenzstrukturen vor allem mit der
Doppelbindung und der phenolischen OH-
Gruppe wahllos und spontan mit dem
nächstgelegenen Baustein unter Ausbildung
einerBindung.DieinGanggesetzteKettenreaktion
setzt sich in alle Raumrichtungen
fort, bis kein geeignetes Substrat mehr in
der Nähe ist. Die entstehenden Bindungen
(b-O-4-Ether-, C-C- und Biarylbindungen)
sind chemisch enorm stabil. Lignin ist eng
mitCelluloseundHemicellulosendersekundären
Pflanzenzellwand verknüpft (inkrustiert,
Lignocellulose). Diese Verholzung bedingt
die Widerstandsfähigkeit, Elastizität
undDruckfestigkeitvonHolz.
Abb.10.8 LigninolytischesSystemeinesWeißfäulepilzes.UmLigninabbauenzukönnen,exkretiertderPilzsowohlEnzymealsauchMoleküle,bei
derenOxidation H 2 O 2 entsteht, das wiederumfür
den Abbau von Lignin benötigt wird. Der Abbau
verläuft über Radikalkationen, die spontan zerfallen.
Die entstehenden Produkte (Alkohole und
Aldehyde) werden zum Teil vom Pilz aufgenommenoderdienendenextrazellulärenOxidasenals
Substrat,wiez.B.Glykolaldehyd(sieheauchText).
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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